高毒力肺炎克雷伯菌的研究進展*

曹身云，李 震 綜述,趙書平 審校

山東省泰安市中心醫院檢驗科，山東泰安 271000

肺炎克雷伯菌(KP)最早于1882年從大葉性肺炎患者臨床標本中分離出來，現已成為臨床感染病原菌中僅次于大腸埃希菌的第二大致病菌[1]，是可以引起呼吸系統、泌尿系統、血液系統和軟組織感染的病原菌[2]。KP可分為普通肺炎克雷伯菌(cKP)和高毒力肺炎克雷伯菌(hvKP)[3]。cKP是一種條件致病菌，寄居于人體的上呼吸道和消化道，在機體免疫力低下時引起感染，常用β內酰胺類藥物治療[4]。近年來cKP的耐藥率逐年增高，出現了多重耐藥甚至泛耐藥[5-7]。hvKP最早從肝膿腫患者臨床標本中分離得到，雖然對常用抗菌藥物敏感性高，但致病性強，可以感染免疫狀態正常的健康年輕宿主。hvKP導致的感染多以嚴重的原發性肝膿腫為首發癥狀，并可合并眼內炎、壞死性筋膜炎、化膿性腦膜炎、敗血癥等其他部位的遷徙性感染，疾病進展快，感染患者死亡率高[8]。近年來hvKP的分離率有逐年增高的趨勢，而且研究發現了對多種抗菌藥物耐藥的hvKP菌株[9]，高毒力與高耐藥能力的重疊給臨床治療帶來了極大挑戰。本文對hvKP的流行現狀、毒力影響因素及耐藥性方面的研究現狀進行綜述，以期為hvKP的預防和治療提供理論依據。

1 hvKP的流行現狀及危險因素

20世紀80年代我國學者首次發現并報道了hvKP感染健康人導致原發性肝膿腫并發生遠處轉移[10]，之后美洲、歐洲、澳大利亞、非洲等地陸續發現了hvKP引起的各種感染[11-15]，但分析發現hvKP感染流行性傳播的國家仍主要集中在亞洲，包括中國、伊朗和韓國[16]。通過分析亞洲人腸道菌群攜帶情況發現，23%的健康人體內攜帶K1型和K2型hvKP，而所攜帶的K1型hvKP正是亞洲高流行性的ST23型[17]。雖然hvKP在亞洲高流行性的具體原因尚不清楚，但有學者推測可能是亞洲人群基因遺傳易感性和特定hvKP的克隆性傳播所致[18-19]。

多項研究發現糖尿病是hvKP感染的高危因素之一，可能是因為體內的高血糖環境為細菌的生長繁殖提供了充足的營養。同時由于糖尿病患者體內糖的利用障礙，使免疫細胞的免疫防御功能受損[20-21]。hvKP感染的另一高危因素是住院期間各種侵入性手術，可能是因為侵入性操作破壞了人體正常的生理保護性屏障，使革蘭陰性菌更容易侵襲人體并在體內不同部位播散[19]。

2 hvKP的毒力影響因素

2.1莢膜 臨床研究發現，具有高黏液特性的肺炎克雷伯菌更容易引起肝膿腫、化膿性腦膜炎、壞死性筋膜炎等侵襲性感染，并且其毒力明顯增強[22]。hvKP的高黏液性與其莢膜關系密切。莢膜多糖是構成hvKP莢膜的重要組成成分，也是毒力增強的一個重要因素。莢膜可以幫助hvKP隱藏特異性K抗原而逃避宿主免疫細胞的識別和補體介導的免疫溶解及調理作用，從而降低機體免疫應答[23]。莢膜的合成由位于hvKP質粒及染色體上的rmpa和maga基因調節，rmpa是一種轉錄激活因子，可以激活細菌莢膜的產生；maga又名wzykDk，是黏液相關基因，與超級莢膜的形成相關，為K1型hvKP所特有[24-25]。

2.2脂多糖 脂多糖既有較強的免疫原性，也有對抗機體免疫反應的作用。脂多糖中的O抗原可幫助細菌逃避補體介導的免疫殺傷作用，但與抗中性粒細胞吞噬作用關系不大[25]。根據O抗原不同現已發現KP有9種血清型，其中O1型與肝膿腫的hvKP關系密切[26]。與脂多糖相關的基因包括uge基因和wabG基因。其中，uge基因存在于絕大多數肺炎克雷伯菌株中，表達光滑型脂多糖，其致病力強。wabG基因存在于大部分臨床分離菌中，能使肺炎克雷伯菌合成脂多糖外柱，從而使毒性升高[23]。

2.3攝鐵系統 鐵既是細菌賴以生存和繁殖的重要營養素，也是許多致病菌的重要毒力因子。鐵使細菌在缺乏鐵的環境中也能繁殖并感染機體[27]。研究發現較高的攝鐵能力可以介導細菌毒力增強，相關的鐵載體系統有耶爾森菌素、沙門菌素、腸桿菌素和氣桿菌素[28]。耶爾森菌素由irp基因編碼，其主要功能基團是酚鹽和羧酸鹽，通過降低活性氧的產生，降低機體免疫細胞對細菌的殺傷能力，從而使hvKP毒力增強[29]。沙門菌素由iro基因編碼，是鄰二苯酚鹽型鐵載體蛋白，通過加快細菌復制造成感染擴散，從而加重感染[29]。與肝膿腫相關的hvKP中90.0%的細菌都能分泌沙門菌素。腸桿菌素由ent基因編碼，也是鄰二苯酚鹽型鐵載體蛋白，具有與血漿轉鐵蛋白結合而促進細菌生長繁殖的作用，還可以促進細菌生物膜的形成和成熟而增強細菌毒力[28]。氣桿菌素由iuc基因編碼，是以羥肟酸鹽為基礎的鐵載體，能幫助細菌在缺鐵環境中增加鐵的總量，并能通過腹膜內途徑增強hvKP的毒力[30]。

2.4菌毛 菌毛能幫助細菌黏附定植在呼吸道、泌尿道或其他部位上皮細胞，是細菌入侵機體的前提和開始，也是增強細菌致病性的重要因素[31]。Ⅰ型菌毛有FimA和FimH兩個亞基，其主要編碼基因是fimB。FimH位于菌毛尖端，能夠與上皮細胞的D甘露糖糖蛋白結合而黏附定植。Ⅰ型菌毛在hvKP引起的泌尿系感染中發揮重要作用[32]。Ⅲ型菌毛為螺旋狀結構，有MrkA亞基和MrkD黏附蛋白，主要的編碼基因是mrkABCDF。Ⅲ型菌毛在hvKP生物膜形成中的作用比Ⅰ型菌毛更強，與留置導尿管、引流管相關的感染關系密切[33]。

3 hvKP的耐藥性分析

過去認為由于hvKP很難獲得耐藥質粒或者耐藥基因與毒力基因不易兼容，所以hvKP表現為對氨芐西林天然耐藥，對其余抗菌藥物均敏感，肝膿腫分離得到的hvKP，敏感性更高[34]。但近年hvKP的耐藥率有逐漸上升趨勢，2016年的一項研究顯示，分離自侵襲性感染的230株hvKP中約12.6%菌株產ESBL，多數攜帶CTX-M基因[35]。有學者發現了4株碳青霉烯耐藥的hvKP，均攜帶KPC-2基因[36]。近年我國也發現了1株hvKP同時攜帶多種耐藥基因[37]。高毒力與高耐藥性的重疊給臨床抗hvKP感染帶來巨大挑戰。

hvKP的耐藥性可能與以下機制有關：(1)hvKP獲得了耐藥決定簇的整合接合元件(ICEs)，并將其整合到自身的染色體或毒力質粒中[38]；(2)hvKP雖然無法像cKP一樣可以迅速獲得耐藥質粒，但其莢膜的過度表達可以形成物理屏障而增強細菌的耐藥性[39]；(3)hvKP毒力質粒和耐藥質粒之間存在一定長度的共同片段，使這些染色體外的原件存在整合及轉移的可能性，敏感的hvKP可以從多重耐藥甚至泛耐藥細菌中獲得耐藥質粒，但這一理論還有待進一步試驗研究證明[40]；(4)存在于染色體上的基因可能發生突變或中斷。

對β-內酰胺類藥物耐藥的機制主要是產ESBLs。ESBLs包括TEM、CTX-M、SHV等多種基因型[41]。CTX-M型主要對頭孢噻肟耐藥；SHV型主要對頭孢他定耐藥，TEM型主要是對頭孢菌素類藥物耐藥。目前產ESBLs的hvKP絕大多數攜帶CTX-M基因，可能是耐藥基因CTX-M與hvKP菌株的毒力質粒發生了融合[35]。LI等[41]的研究發現了攜帶SHV和TEM的hvKP菌株，中性粒細胞減少的患者和系統性類固醇治療的患者及兩者聯合治療的患者分離的hvKP更易產ESBLs。

碳青霉烯類藥物耐藥的主要機制是產碳青霉烯酶，分為以下3類：A類，活性部位是絲氨酸殘基，如IMI、SME、KPC，可被克拉維酸、阿維巴坦或他唑巴坦等抑制，我國常見的是KPC基因型[42]；B類，金屬β內酰胺酶，包括IMP、VIM、NDM等基因，酶活性需要鋅離子參與，可被螯合劑EDTA抑制；D類，對碳青霉烯水解率相對較低，可協同作用于碳青霉烯類耐藥[23]，如OX-48等。研究發現碳青霉烯耐藥的hvKP多攜帶KPC-2基因，MLST分型主要為ST11型[36]，并且pLVPK基因位點的表達比碳青霉烯類耐藥的cKP更普遍。浙江某醫院5例患者在住院期間感染了攜帶KPC-2基因的K1-ST11型hvKP，因對多種抗菌藥物耐藥而死于膿毒血癥，將該細菌命名為ST11 cr-hvKP[45]，被認為是新型超級細菌。ST11型是我國碳青霉烯耐藥KP的常見型別。此外也有學者檢測到了高毒力攜帶KPC-2基因的K1-ST23型[43]、ST1797型[44]、ST36型[44]。不同國家和地區流行的碳青霉烯酶類型不同[46]。MOHAMMAD等[47]首次在伊朗發現攜帶VIM-2基因的碳青霉烯類耐藥的hvKP K1-ST23型，英國某醫院首次發現攜帶NDM基因的K1-ST23 hvKP[48]。WEI等[49]從燒傷患者體內分離出同時攜帶NDM-1基因和KPC-2基因的hvKP菌株。

隨著hvKP菌株耐藥性的不斷增強，尤其是對碳青霉烯藥物的耐藥，使黏菌素成為hvKP抗感染治療的最后一道防線[50-51]。但隨著黏菌素臨床使用的增加，也出現了對其耐藥的菌株。GU等[52]研究發現了攜帶黏菌素耐藥基因mcr-1的hvKP菌株。HUANG等[53]分離出了一株對多黏菌素和替加環素均耐藥的hvKP，其MLST分型為ST11型，并且在動物體內毒力試驗顯示出高毒力。

4 小 結

hvKP的毒力高于普通型肺炎克雷伯菌等臨床常見細菌，加之其分離率的增高和耐藥性的增強，已成為威脅人類健康的一大殺手。目前臨床對于hvKP檢測方法有限，早期、靈敏的檢測技術有待研發。雖然已經發現了莢膜、菌毛、攝鐵系統、脂多糖等hvKP毒力相關因子，但還有許多具體的致病機制和耐藥機制尚不清楚，需要進一步地去進行研究。對于耐藥的hvKP，更應該提高警惕，做好感染預防和控制，防止多重耐藥菌的產生和耐藥菌的院內播散。